Mecanismes i Màquines Simples: Definició i Classificació

Mecanismes i Màquines

Mecanisme: Un mecanisme és un conjunt de peces (barres, politges, guies, etc.) que fan funcions de guiatge i transmissió del moviment relacionades amb les forces que actuen en una màquina.

Màquina: Una màquina és un conjunt de peces o components acoblats entre si que permeten aprofitar, transformar, dirigir o regular l'acció d'una força muscular, amb l'objectiu de multiplicar l'esforç humà, per a estalviar-nos esforç.

Un mecanisme seria llavors un conjunt d'elements que formen part d'una màquina connectats entre si i amb la missió de:

• Transformar una velocitat en una altra velocitat.
• Transformar una força en una altra força.
• Transformar una trajectòria en una altra diferent.
• Transformar un tipus d'energia en un altre tipus diferent.

Normalment, el terme "màquina" l'empren quan ens referim a un aparell que produeix energia a partir d'una altra font d'energia no manual (a diferència de les màquines simples).

Classificació de Màquines

Màquines Simples

Són aquelles formades per pocs elements coordinats de forma simple. S'anomenen així perquè utilitzen i transformen l'energia muscular o animal. Serveixen per al disseny i la construcció d'altres màquines.

Exemples importants (E. impo): palanca, roda (torn), politja, pla inclinat (tascó) i cargol.

Màquines Complexes

Són formades per molts elements, coordinats de forma complexa. Les parts d'una màquina complexa són:

• Estructura
• Motor
• Dispositius de control
• Mecanismes de transmissió i transformació del moviment

La Palanca

Palanca: Barra rígida capaç de girar al voltant d'un punt de suport, el fulcre. La seva funció és multiplicar la força aplicada (força d'entrada).

Elements de la Palanca

• F: Força aplicada, s'exerceix des dels seus extrems.
• R: Resistència, força que volem vèncer.
• Fulcre: Punt on es troben F i R, determina dues longituds (braços).

Conservació del Moviment i Equilibri

Conservació del moviment i inèrcia: La palanca està en equilibri quan el producte de la Força (F) pel seu braç (BF), sigui igual al producte de la Resistència (R) pel seu braç (BR). (Fórmula de l'equilibri).

Avantatge Mecànic (i)

L'avantatge mecànic (i) és la relació entre la força que podem contrarestar (R) i la força que aplicarem (F). Això ens indica el poder multiplicador de la força d'una màquina. (Formula: $i = \frac{R}{F} = \frac{BF}{BR}$)

Un avantatge mecànic $i=10$ indica que per cada unitat de força aplicada a la màquina, podem contrarestar o equilibrar 10 unitats de resistència. Al mateix temps, si la força aplicada és lleugerament superior a la necessària per equilibrar la resistència, es comencen a produir desplaçaments i, per conseqüència, treballs.

Classificació de Palanques

Palanca de 1r Grau

El fulcre es troba entre la Força (F) i la Resistència (R). Poden tenir o no avantatge mecànic ($i=1$, $i>1$ o $i<1$).

Palanca de 2n Grau

La Resistència (R) es troba entre el Fulcre i la Força (F). Sempre tenen avantatge mecànic ($i > 1$). El sentit de F és oposat al de R.

Palanca de 3r Grau

La Força (F) es troba entre el Fulcre i la Resistència (R). Sempre tenen desavantatge mecànic ($i < 1$). La Força aplicada és més gran que la Resistència ($F > R$).

Exercicis i Aclariments

Exercici 5: Definició de Mecanisme i Màquina

Un mecanisme és un conjunt de peces (barres, politges, guies, etc.) que fan funcions de guiatge i transmissió del moviment relacionades amb les forces que actuen en una màquina.

Una màquina és un conjunt de peces o components acoblats entre si que permeten aprofitar, transformar, dirigir o regular l'acció d'una força muscular, amb l'objectiu de multiplicar l'esforç humà, per a estalviar-nos esforç.

Exercici 6: Diferència entre Màquines Simples i Complexes

La diferència principal és que una màquina simple utilitza la teva força o la d’un animal. En canvi, en les complexes, tots els processos els realitza una màquina (sovint amb motor).

Les màquines simples són aquelles formades per pocs elements coordinats de forma simple, i s’utilitzen per transformar l'energia muscular/animal.

Exercici 8: Classificació de Palanques

Classificació segons la posició del Fulcre (1r), Resistència (2n) o Força (3r):

• A: 3r grau
• B: 1r grau
• C: 1r grau
• D: 3r grau
• E: 2n grau
• F: Gronxador (1r grau)